5G 通信技術在供電企業中的應用

吳朝文，楊文保，陳家靜，文韶華，李清靜，劉宇翔

（國網合肥供電公司，安徽 合肥 230000）

0 引 言

對于供電企業而言，5G 通信技術的發展與應用既是挑戰，也是機遇。要想實現更好發展，加速智慧電力建設，就需要供電企業切實把握5G 通信技術，進行工作方式與手段的更新，實現對電力市場發展現狀與現實需求的適應，促使供電企業獲取更為理想的經濟效益。基于此，供電企業要加大對5G 通信技術的應用力度，逐步促使基于5G 通信技術的新工作手段實現在多工作場景中的覆蓋。

1 供電企業中5G 通信技術的主要應用場景分析

1.1 5G 在低延時、高可靠性場景中的應用

當前，實際投入使用的電力系統擁有更高的電能傳播速度，為保證所有電力設備均能夠滿足電力系統的運行需要，就要精準控制指令，保證可以迅速、精準確定故障嚴重程度、發生位置與頻率等信息，促使故障分析與處理工作能夠得到高效、高質量完成。此時，需要5G 通信技術的支持，通過在電力系統內引入5G 通信技術，能夠更好地實現多等級控制，防止在低延時、高可靠性場景中，電力系統的運行能力有所降低。

1.2 5G 在多連接應用場景中的應用

在新型電力系統實際運行期間，各個電力設備互聯互通，對此可以針對某一區域實施集群式管理，從而達到提高用電管理工作展開便捷程度的效果。通過5G 通信技術在這種電力設備互聯互通（多連接）場景中的應用，能夠實現對互聯互通覆蓋面積的進一步擴大，促使電力系統與更多設備之間的連接成為現實，即實現萬物互聯[1]。對于5G 通信技術而言，其本身所具備的通信能力更高，可以更為順利、高效地完成更多高價值數據信息的收集，并在相對較短的時間內實現對電力數據的分析處理。

1.3 5G 在用電信息采集場景中的應用

在用電信息采集場景中，5G 通信技術也能夠發揮出較強的應用優勢與作用性，促使上行數據與下行數據的采集及傳輸速度進一步提升，為電力系統主站進行運行情況分析與異常判斷等操作的展開提供參考。通常來說，電力系統會在每日展開1 次數據集中采集工作，并由終端按照每間隔15 min 的頻率完成1 次電力數據的記錄，而這一操作的高效展開需要5G 通信技術的支持。通過對集中器等設備的應用，主站能夠實現指令發布，并在集中抄表裝置內落實對采集數據的統一緩存[2]。在數據信息采集系統內，實際具備的數據流較為強大，相應數據兼具準確性與實時性。通過在用電信息采集場景中引入5G 通信技術，能夠促使電力系統實際具備的數據信息采集能力得到提高，保證實際所采集到的用電數據信息符合系統要求。

1.4 5G 在監控管理場景中的應用

智慧電力建設背景下，5G 通信技術在電力系統監控管理場景中也得到了廣泛應用，依托無人機、機器人等工具的投放，促使電力系統監控管理智能化成為現實，實現利用智慧巡檢手段替代傳統的人工巡檢手段。此時，無須相關工作人員進入現場展開對電力系統及其配線的巡檢，在控制中心內即可迅速獲取現場圖像以及電力系統運行信息，實現遠程巡檢，整個過程的安全性更高。同時，5G 通信技術本身在信息數據傳遞方面所顯現出的速度更高，能夠達到提高監控管理工作效率的效果。

2 供電企業實踐中5G 通信技術的具體應用及應用要點分析

2.1 電力智能巡檢技術的應用

5G 通信技術為電力巡檢工作的展開提供了更為先進的技術支持，推動電力巡檢工作的智能化發展。在當前的供電企業巡檢期間，可以應用“5G+增強現實（Augmented Reality，AR）”智能巡檢模式，實現對電力巡檢過程的自動化管理、故障預警與處理、遠程專家診斷等，更好地替代了傳統低效率、高成本的人工巡模式。實踐中，相關工作人員只需要佩戴AR眼鏡并對準機房內提前設置的服務器，即可浮現出覆蓋設備溫度、硬件信息、內存使用率等多項信息的虛擬操作欄，在此操作欄內應用手勢動作完成各項操作，提升效率。在此基礎上，依托對“5G+AR”智能巡檢技術的應用，還可以提供遠程運維支援。例如，在系統發出某設備故障的報警信息后，相關工作人員可以利用AR 眼鏡完成對故障位置的確定，明確故障點，分析故障發生原因并指導處理。在現場技術人員遇到操作難題后，可以利用對話框與后臺及時與后臺專家展開交流，并在此基礎上完成對故障問題的有效排查與處理。

同時，供電企業可以在5G 背景下組織展開“5G+機器人”智能巡檢，以此替代傳統的人工巡檢?！?G+機器人”的智能巡檢模式如圖1 所示。通過5G 電力巡檢機器人的應用，相關工作人員可以在不進入現場的條件下獲取到4K 高清巡檢視頻，在指揮中心內完成巡檢，提升電力巡檢工作的展開效率，也實現對現場巡檢安全問題的有效規避。

圖1 “5G+機器人”的智能巡檢模式

2.2 5G 網絡切片技術的應用

對于5G 網絡切片而言，其主要部署在運營商網絡側，基于與客戶所簽訂的服務等級協議，面向不同垂直行業、客戶、業務所提供的可以定制功能、相互隔離的網絡服務，可以理解為可以提供特定網絡能力與特性的邏輯網絡[3,4]。5G 網絡切片如圖2 所示。

圖2 5G 網絡切片示意

當前，5G 通信技術的發展與應用對供電企業通信網絡提出了更多挑戰，在供電企業的實踐中，需要依托靈活性高、可編排的網絡為分布式配電自動化、智慧巡檢、高級計量等業務的展開提供支持。供電企業的各項業務展開對于安全性有著更高要求，需要隔離的網絡。差動保護業務具備著超低時延性特點，而這也就需要極致能力的網絡支持。但是，傳統的網絡架構難以切實滿足上述要求，需要電力企業更新網絡架構，而依托5G 網絡切片技術的應用就能夠達到這一目標。對于5G網絡而言，其本身所具備的帶寬超高，且有著超大規模連接、超低延時的特點，能夠對供電企業業務展開時的多樣需求進行滿足。結合對5G 網絡切片技術的使用，可以面向供電企業構建起更具針對性的“行業專網”，滿足供電企業的業務需要，促使供電企業的業務自主可控能力得到進一步提高[5]。

2.3 分布式技術的應用

分布式技術能夠為新能源控制提供技術支持，對新能源進行協調，有效管理新能源。在分布式技術的應用中，可以實時監測配網終端，了解終端的運行情況，及時采集運行數據，對數據進行處理和分析，以此來判斷運行狀態，全面掌握配網的運行情況。如果配網出現故障，則該技術能夠幫助工作人員快速確定故障位置，維修人員要盡快處理故障問題，減少故障對配網的影響，與此同時，還要及時隔離非故障區域，避免該區域的業務受到影響。近年來，供電企業引入了大量的儲能裝置，電網結構越來越復雜，要想保證電網的穩定運行，應當提高數據處理能力。5G 通信技術能夠快速采集大量的分布式電源數據，更好地承載海量數據，根據數據分析結果進行實時調度。

2.4 物聯網云計算技術的應用

在當前的供電企業生產管理工作實踐中，可以結合應用5G 通信技術以及物聯網管理信息，依托線上信息管理平臺的構建與使用，加速推動供電企業通信網絡運營模式向著現代化的方向發展。此時，各個生產環節內的信息管理實現流程方面的簡化，且可以在線上平臺的支持下，迅速將通信管理流程中的所有環節操作與問題直觀反映給相關管理人員，促使網絡信息交流的可靠性和便利性得到最大限度的發揮。

同時，供電企業可以著力搭建起泛在電力物聯網，依托對物聯網、5G 通信技術、人工智能、移動互聯等先進技術的綜合應用，構建起規模較大的信息采集與交互平臺，結合高速電力線載波（High-Speed Power Line Carrier，HPLC）智能電表的更換、避雷器在線監測裝置的安裝、遠程電纜測溫操作的實施，促使電網運行的安全穩定性得到切實提高，拉近供電企業與電力用戶之間的“距離”，實現對供電企業與電力用戶服務“最后一公里”的打通[6]。

2.5 智慧電力“云管端”一體化技術的應用

依托對5G 通信技術的應用，能夠實現智慧電力“云管端”一體化，滿足供電企業各個業務環節在安全性、可靠性以及靈活性等方面的需求，進一步提升供電企業對自身業務的自主可控能力。

其中，“云”側打造電力行業核心能力服務平臺、OneLink 5G 切片業務運營管理平臺，以此達到強化供電企業連接管理、通信設備管理、5G 切片管理、統計分析等核心能力水平的效果；“管”側提供電力行業5G 專網服務，通過復用或新建基站、邊緣計算設備等手段，實現業務數據分流和業務本地化處理，并通過5G 服務質量（Quality of Service，QoS）、資源塊（Resource Block，RB）預留、網絡切片、用戶面功能（User Plane Function，UPF）下沉等技術手段的綜合應用，促使供電企業在業務安全隔離、低時延高可靠等方面的需求得到更好滿足；“端”側打造5G 工業級用戶駐地設備（Customer Premises Equipment，CPE）和5G電表通信艙硬件，滿足配網差動保護、配網電源管理單元（Power Management Unit，PMU）應用場景的高精度網絡授時需求。與此同時，通過標準接口與電能表連接，滿足高級計量應用場景對電能表數據采集、參數遠程下發的需求。

3 結 論

在當前的供電企業生產與經營發展期間，5G 通信技術在低延時與高可靠性場景、多連接應用場景、用電信息采集場景以及監控管理場景中均得到了較好應用，所發揮出的應用優勢明顯。實踐中，依托5G通信技術與多種先進技術的整合應用，實現了對供電企業生產、業務管理等工作手段的更新，加速推動了智慧電力建設。